DE3905871C2

DE3905871C2 -

Info

Publication number: DE3905871C2
Application number: DE3905871A
Authority: DE
Inventors: Gerald 7917 Voehringen De Richter
Original assignee: Reinz Dichtungs GmbH
Current assignee: Reinz Dichtungs GmbH
Priority date: 1989-02-24
Filing date: 1989-02-24
Publication date: 1992-08-06
Also published as: DE3905871A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbundmaterial gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der US-PS 39 63 547 ist ein Verbundmaterial zu Wärme isolierung und Schalldämpfung für Abschirmteile und Hitze schilder im Automobilbereich bekannt. Dieses Verbundmate rial ist ein formgeschäumtes, keramisches Material, das mehrlagig aufgebaut ist. Das bekannte Material wird dazu verwendet, äußerst heiße Teile, vor allem im Bereich der Abgasanlagen des Automobils, abzuschirmen.

Durch die starken Temperaturschwankungen der abzuschirmen den Teile, durch jahreszeitlich bedingte Witterungsein flüsse und mechanische Belastungen sowie durch Schwingungen kann es jedoch zu einer Beeinträchtigung der Lebensdauer des abschirmenden Bauteils führen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verbund material der gattungsgemäßen Art zu schaffen, das seine Isolationsfähigkeit auch bei höheren mechanischen und ther mischen Belastungen ohne Zersetzung und Geruchsbelästigung beibehält und das bei verschiedenartigen klimatischen Be dingungen einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Verbundmaterial der gattungs gemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merk male des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Durch die Ausbildung des Verbundmaterials gemäß Anspruch 1 wird eine innige Verbindung zwischen der Hüllschicht und der Isolationsschicht hergestellt, die darüber hinaus das Entweichen von Feuchtigkeit aus der Isolationsschicht er laubt. Durch die zusätzliche hydrophobe Präparierung wird das Eindringen von Wasser in die von den Hüllenschichten nicht abgedeckten Be reiche verhindert. Das Verbundmaterial eignet sich daher vor allem für den Einsatz in Kraftfahrzeugen im Bereich der Abgasanlagen, da diese Bereiche durch die beim Fahren auf tretenden harten Stöße und durch die beim Aufheizen und Abkühlen des Auspuffs entstehenden hohen Temperaturunter schiede großen Belastungen ausgesetzt sind.

Das Verbundmaterial besteht aus einer Isolationsschicht und mindestens einer strukturfesten Hüllschicht, wobei beide an ihrer Kontaktfläche fest miteinander verklebt und z.B. durch Heißformprägen zu einem Abschirmelement geformt sind. Die Hüllschichten bestehen in der Regel aus strukturfesten, möglichst wärmereflektierenden Materialien.

Das Verbundmaterial ist aufgrund seiner anorganischen Isola tionsschichten thermisch sehr stabil, wobei durch die hohe Porosität der anorganischen Isolationsschicht eine gute Wärme isolierung bei ausreichender mechanischer Elastizität erreicht wird.

Die Isolationsschicht des Verbundmaterials wird z.B. dadurch hergestellt, daß man eine Lösung von ganz oder teilweise ge lösten Salzen und/oder Oxiden, durch Verdampfen des Lösungs mittels unter hoher Temperatur und/oder Unterdruck aufschäumt, wobei der gebildete Schaum bei Raum- und Einsatztemperatur thermisch stabil ist. Auf diese Weise läßt sich Wasserglas als Salz der Kieselsäure zu einer Isolationsschicht herstellen.

Weiterhin lassen sich poröse anorganische Massen, beruhend auf den bekannten Prinzipien zur Herstellung von Gasbeton und Schaumgläsern verwenden.

Eine Möglichkeit zur Herstellung der Isolationsschicht besteht darin, eine Suspension z.B. aus Tonmineralien, insbesondere aus quellfähigen Mehrschicht-Tonmineralien, wie Montmorillo nit, Kaolinit oder Bentonit, und mineralischen Bindemitteln, wie z.B. Kalk, herzustellen, die auf eine breiähnliche Kon sistenz gebracht und unter Aufschäumen durch Drucklufteinwir kung ausgehärtet wird. Ebenso kann auch Gasbeton mit heraus gebrannten Holz- oder Styroporanteilen als Isolationsschicht eingesetzt werden.

Die Isolationsschicht ist weiterhin aus einer Glasschmelze herstellbar, die vorzugsweise einen oxidierend und reduzierend geschmolzenen Glasanteil, z.B. Grünglas und Braunglas, aus Alt glas-Recycling enthält, wobei durch das Vermischen der beiden Glasanteile eine ausgeprägte Blasenbildung stattfindet, die durch den Einsatz von Druckluft oder reduzierenden und oxidieren den Gasen verstärkt werden kann. Auf diese Weise läßt sich auch bei einer normalen Glasschmelze ein Glas mit schwammartiger Kon sistenz herstellen, das sich zur Verwendung als Isolations schicht eignet. Eine andere Möglichkeit besteht in der Ver wendung von Zweikomponenten-Gläsern, aus denen eine Komponen te herausgelöst wird. Die Gläser können Treibmittel, z.B. Kohlenstoff, enthalten, der sich bei oxidierendem Aufschmel zen zu Kohlendioxid umsetzt und eine starke Blasenbildung hervorruft.

Werden die z.B. durch obige Herstellverfahren gewonnenen Isola tionsschichten mit hochfesten Graphit-, Kunststoff- oder minera lischen Fasern versetzt, so werden die mechanischen, bei Glas vor allem auch die elastischen Eigenschaften verbessert. Das Verbundmaterial kann dann auch an dynamisch belasteten Stellen, z.B. im Auspuffbereich eines Automobils eingesetzt werden.

Der Einsatz von gasabspaltenden Komponenten bei der Herstellung der Isolationsschicht, z.B. der Einsatz von Oxidationsmittel, kann das Aufschäumen der Isolationsschicht erleichtern. Während die Herstellung der Isolationsschicht bei Raumtemperatur oder bei höheren Temperaturen erfolgt, sind die abgebundenen oder fertiggestellten Schichten bis zu Temperaturen von mehreren Hun dert Grad (bei Gläsern) oder bis zu Temperaturen von weit über 1000°C (bei mineralischen Stoffen) temperaturstabil.

Als Hüllschicht können thermisch stabile Metallfolien verwendet werden, die an der mit der Isolationsschicht verbundenen Seite oxidiert werden können, um eine an die mineralische oder glas artige Isolationsschicht adaptierte Kontaktfläche zu erhalten, die sich z.B. durch Verkleben und/oder Heißformprägen leichter als das reine Metall mit der meist oxidischen Isolationsschicht ver binden läßt. Um die Verbindung zwischen Isolationsschicht und Hüllschicht zu verbessern, können auch handelsübliche Haftver mittler eingesetzt werden.

Der Einsatz von beispielsweise gewebeartigen Zwischenlagen in dem Verbundmaterial gewährleistet eine hohe Elastizität und Verform barkeit des Verbundmaterials.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beschriebenen schema tischen Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein sandwichartig aufgebautes Verbundmaterial;

Fig. 2 ein als Mehrschichtverbund ausgebildetes Verbundma terial;

Fig. 3 ein an einer hochbelasteten Stelle eines Abschirmteils zusätz lich aufgebrachtes Verbundmaterial;

Fig. 4 ein in ein hochbelastetes Abschirmteil zusätzlich einge schlossenes Verbundmaterial und

Fig. 5 ein durch eine Gewebelage verstärktes Verbundmaterial.

In Fig. 1 ist ein sandwichartiger Dreischichtverbund, bestehend aus zwei äußeren Hüllschichten 12, 14 und einer dazwischen ange ordneten Isolationsschicht 16 dargestellt. Als Isolationsmaterial wird ein offenporiges oder geschlossenporiges Material für eine gute Wärmeisolationswirkung verwendet, das mit aus Glasfasern, Kunst stoffasern oder Graphitfasern bestehenden Fasermaterialien 17 durchsetzt sein kann. Die Hüllschichten 12, 14 sind beispielsweise aus wärmereflektierenden Metallfolien gebildet und mit der Isolations schicht 16 verklebt.

Fig. 2 zeigt ein als mehrschichtiges Isolationslaminat 20 ausge bildetes Verbundmaterial mit zwei äußeren Hüllschichten 12, 14, die alternierend angeordnete Isolationsschichten 16 und Zwischen lagen 22 umgeben. Dieses Isolationslaminat 20 ist mechanisch sehr stabil und innerhalb bestimmter Grenzen elastisch verformbar.

In Fig. 3 ist ein Abschirmteil 24 abgebildet, auf dessen Oberfläche 26 ein Verbundmaterial 28, be stehend aus einer Isolationsschicht 16 und einer Hüllschicht 12 ausgebildet ist. Das Verbundmaterial 28 bewirkt hier eine par tielle Verstärkung der Abschirmwirkung des Abschirmteils 24. Dieses bildet mit seiner Oberfläche 26 die untere Hüllschicht für das Verbundmaterial 28.

Fig. 4 zeigt ein herkömmliches Abschirmteil 30, bestehend aus den äußeren Hüllelementen 32, das partiell durch das Verbund material (12, 14, 16) eine Isolationsverstärkung erhält.

Fig. 5 zeigt ein Verbundmaterial 34, bestehend aus zwei äuße ren Hüllschichten 12, 14 und einer Isolationsschicht 16, die in der Art eines Sandwichverbundes angeordnet sind. In der Mitte der Isolationsschicht 16 ist eine zu den Hüllschichten 12, 14 parallele Gewebelage 36, vorzugsweise aus Mineral-, Glas- oder Graphitfasern, eingelegt, die dem Verbundmaterial 34 eine hohe mechanische Stabilität und Elastizität verleiht. Der Hauptvorteil der Gewebeeinlage liegt darin, daß sie als Träger für die expandierbare Schicht dient und z.B. im Tauchverfah ren eine definierte Menge expandierbaren Materials aufnimmt und weitgehend homogen verteilt tragen kann. Die poröse Iso lationsschicht 16 wird hydrophob präpariert, um das Eindringen von Wasser, z.B. in die von den Hüllschichten 12, 14 nicht abgedeckten Bereiche, zu verhindern.

Dies ist vor allem wichtig, weil die Hüllschicht 12 zur Mate rialeinsparung und zur Erhöhung der Elastizität Durchbrechun gen 37 aufweist.

Claims

1. Verbundmaterial zur Wärmeisolierung und Schalldämp fung für Abschirmteile und Hitzeschilder im Automo bilbereich, mit mindestens einer aus einem thermisch beständi gen, hochporösen, anorganischen Material bestehenden Isolationsschicht, die auf mindestens einer Seite mit einer stabilisierenden, strukturfesten Hüll schicht verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllschicht (12) Durchbrechungen (37) zur Verbesserung der Haftung der Isolationsschicht (16) an der Hüllschicht (12) und zum Entweichen von ab gespaltener Feuchtigkeit aufweist, und daß die Isolationsschicht (16) zur Vermeidung des Eindringens von Wasser in die von der oder den Hüllschicht(en) (12, 14) nicht abgedeckten Bereiche hydrophob präpariert ist.

2. Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht (16) aus aufgeschäumtem, an organischem Material besteht.

3. Verbundmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht (16) aus Wasserglas besteht, dessen Wasseranteil verdampft ist.

4. Verbundmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht (16) aus aufgeschäumtem Glas mit schwammartiger Struktur besteht.

5. Verbundmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht (16) aus Gasbeton besteht.

6. Verbundmaterial nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht (16) aus aufgeschäumtem kera mischem oder tonmineralischem Material besteht.

7. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht (16) thermisch beständige, armierende Fasern oder Blättchen (Glimmer oder Graphit) (17) aufweist.

8. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht (16) geschlossen-porig ist.

9. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllschichten (12, 14) aus einer wärmereflektierenden Metallfolie hergestellt sind.

10. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hüllschicht (12) von einem abzuschirmenden und/oder zu isolierenden Bauteil (24) gebildet ist, an bzw. auf dem die Isolationsschicht (16) aufgebracht ist.

11. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Verbindung zwischen der Isola tionsschicht (16) und der Hüllschicht (12, 14) ein Haft vermittler vorgesehen ist.

12. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Isolationsschicht (16) in Form eines Sandwich verbundes von zwei Hüllschichten (12, 14) umgeben ist.

13. Verbundmaterial nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Isolationsschicht (16) parallel zur Ebene der Hüllschicht (12, 14) mindestens eine, vorzugsweise als Gewebelage ausgebildete Zwischenlage (36) angeordnet ist.

14. Verbundmaterial nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Hüllschichten (12, 14) mehrere Isolations schichten (16) und Zwischenlagen (22) alternierend in der Art eines mehrschichtigen Isolationslaminats (20) angeord net sind.